一颗拥有九颗行星的恒星,或许更多?

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


行星,行星,行星……(图片来源:ESA)

究竟有多少行星围绕任何给定的恒星运行,这在系外行星科学中仍然是一个主要的未知数。用于探测行星和量化其特征的两种主要技术具有显著的局限性,使我们无法全面了解其他太阳系的内容。径向速度测量可以捕捉到恒星围绕系统共同质心或平衡点的明显运动,这是由于任何行星的引力拉动造成的。但是,行星越小,它们离恒星越远,信号就越弱。多颗行星和更长的轨道周期使情况更加复杂,产生了复杂的模式,这些模式也可能在仅跨越几年的数据中被不完全采样。凌星观测,例如开普勒任务所进行的观测,偏向于探测围绕小恒星的小轨道上的大型行星,因为在这些情况下,行星最有可能更频繁地阻挡来自恒星的光线。

发现行星 - 如果你能。HD 10180的径向速度时间序列数据(Lovis等人,2011年)


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所有这一切意味着,在基本上所有目前已知的系统中,我们可能只掌握了关于轨道行星真实数量的不完整信息。尽管如此,探测到多颗行星的恒星肯定会出现。在超过 550 个已确认的系外行星系统中,有超过 90 个系统拥有不止一颗行星(总共超过 760 个世界)。现在,一项来自HARPS 仪器的径向速度数据的新研究表明,这些系统之一 HD 10180 可能拥有九颗主要行星——从行星丰富度排行榜的榜首上取代我们自己的太阳系。

最近的一篇论文中,Mikko Tuomi 将一种复杂的贝叶斯(概率)分析技术应用于 2003 年至 2009 年期间的测量结果。恒星 HD 10180 是一颗接近太阳的类似物,质量比太阳大约大 6%,成分相似,距离我们约 127 光年。先前对该数据的调查表明,该系统中可能存在六颗或七颗行星,Tuomi 声称存在另外两个天体,尽管统计意义相对较低。这些世界的质量范围从地球质量的 1.3 倍以上到 65 倍以上,并且轨道将它们全部放置在我们太阳系中木星轨道等效范围之内。

如果进一步的观测证实了这一说法,这将使 HD 10180 系统成为一个异常繁忙的地方。九颗行星,范围从可能与地球大小相当到海王星大小及更大,全部挤在这颗恒星的内部区域。先前对其他系统的研究已经表明,行星通常是“最大程度地密集排列”的——如果它们可以形成,它们就会形成,并且尽可能地靠近,只要引力动力学允许。在这种情况下,任何世界之间轨道间距的减小或质量的增加都会使系统不稳定。对于 HD 10180,计算机模拟将告诉我们这 9 个行星候选者是否真的可以在数十亿年的时间里形成一个稳定的系统,这些模拟尚未运行,但看起来很有希望。

所有这一切都提出了一个更有趣的问题。没有明显的理由表明这些是 HD 10180 系统中唯一的行星。最外层候选者似乎具有 6 年轨道周期这一事实是当前测量组局限性的一个强函数,并且该系统的密集性质并不排除在更远的轨道上存在更多天体。换句话说,没有人知道实际上有多少行星围绕 HD 10180 更远的地方运行。这 9 个候选者的总质量至少为 170 个地球质量,但这仅略高于木星质量的一半,即使是这个数字的两倍,也表明制造这些行星的原始原行星盘可能拥有充足的额外物质来制造更多行星(假设与我们自己的太阳系有一些相似之处)。

正如我们已经看到的那样,星系充满了行星,使我们自身的情况看起来不那么特殊,我们自身的行星丰富度也可能相当平庸。

 

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